As Notas de Aula - Blocos e Sapatas

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1. Introdução

A fundação, ou subestrutura, é a parte de uma estrutura composta por elementos estruturais, geralmente construídos abaixo do nível final do terreno, e que são os responsáveis por transmitir ao solo todas as ações (cargas verticais, forças do vento, etc.) que atuam na edificação.

1.  Definições

A fundação superficial, também chamada fundação rasa ou direta, é definida no item 3.1 da NBR 6122 como o “elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação”, conforme ilustrado na Figura 1, onde B é a menor dimensão em planta.

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Figura 1: Sapata de fundação e condição geométrica para a fundação superficial

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Figura 2: Condição geométrica para a fundação profunda

1. BLOCOS DE FUNDAÇÃO

Quando o elemento é projetado com grande altura e a tensão de tração máxima diminui e pode ser resistida apenas pelo concreto, sem necessidade de acrescentar armadura, o elemento é chamado bloco de fundação direta, definido na NBR 6122 (item 3.3) com o “elemento de fundação superficial de concreto, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura.” Para que as tensões de tração sejam resistidas pelo concreto, elas precisam ser baixas, de modo que a altura do bloco necessita ser relativamente grande. O bloco assim trabalhará preponderantemente à compressão. Para economia de concreto, os blocos têm geralmente a forma de pedestal, ou as superfícies laterais inclinadas ou ainda escalonado. (Figura 3).

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Figura 3: Bloco de fundação superficial escalonado não-armado

1. Dimensionamento

A NBR 6122 (7.8.2) estabelece que o ângulo β (Figura 1.6), expresso em radianos, satisfaça a:

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Onde:

=tensão admissível do terreno em MPa;[pic 8]

, que é a tensão de tração no concreto.        [pic 9]

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Figura 4: Indicação do ângulo β do bloco de fundação

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Figura 5: Ábaco para dimensionamento de bloco de fundação

EXERCÍCIO 1:

Dimensionar um bloco de fundação para suportar uma carga de 1700,0kN, aplicada por um pilar de 35x60 cm, apoiado em um solo com σs,adm=0,55 Mpa. Utilizar fck=15 Mpa e desprezar o peso próprio do bloco.

Resolução:

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Adotando a relação entre dimensões do pilare (R) como igual a relação de dimensões do bloco:

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Escalonar o bloco é uma forma de o tornar mais econômico. O cálculo é feito de forma de os degraus tenham a mesma dimensão e que não dificultem a execução em campo.

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1. SAPATAS

Já a sapata é definida na NBR 6122 (item 3.2) como o “elemento de fundação superficial, de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para esse fim.” Na NBR 6118 (item 22.6.1) sapata é definida como as “estruturas de volume usadas para transmitir ao terreno as cargas de fundação, no caso de fundação direta.”

Na superfície correspondente à base da sapata atua a máxima tensão de tração, que supera a resistência do concreto à tração, de modo que se torna necessário dispor uma armadura resistente, geralmente na forma de malha (Figura 6).

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Figura 6: Sapata com armadura principal

É recomendado e comum escolher a altura da sapata grande o suficiente para evitar a armadura transversal (vertical) resistente às forças cortantes, que também atuam na sapata, pois os estribos teriam alturas variáveis.

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Figura 7: Dimensões típicas em sapatas

Dentre todos os elementos de fundação superficial, a sapata é o mais comum, e devido à grande variabilidade existente na configuração e forma dos elementos estruturais que nela se apoiam, existem diversos tipos de sapatas, como isolada, corrida, associada, de divisa, com viga de equilíbrio, etc. A configuração das vigas baldrames (VB) em relação à sapata podem variar, conforme alguns casos indicados na Figura 8.

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Figura 8: Posicionamento da viga baldrame em relação a sapata

1. Tipos de Sapatas

1. Sapata Isolada

A sapata isolada é a mais comum nas edificações, sendo aquela que transmite ao solo as ações de um único pilar. Podem apresentar bases quadradas, retangulares ou circulares, mas a retangular é a mais comum, devido aos pilares retangulares. A altura pode ser constante ou variar linearmente entre as faces do pilar e a extremidade da base. (Figura 8)

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Figura 9: Sapatas isoladas

Um limite para a sapata retangular é que a dimensão maior da base não supere cinco vezes a largura (A ≤ 5B). Quando A > 5B a sapata passa a ser classificada como sapata corrida.

Para a NBR 6122/2022 (7.7.1), a menor dimensão em planta de sapata isolada não deve ser inferior a 60 cm.

Para sapata sob pilar de edifícios de múltiplos pavimentos existe a recomendação de que a dimensão mínima em planta seja de 60 cm em obras de pequeno porte e de 80 cm para obras de grande porte.  

1. Sapata Corrida

Conforme a NBR 6122/22 (3.6), sapata corrida é aquela “sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente ou de pilares ao longo de um mesmo alinhamento.”, Figuras 9 e 10.

As sapatas corridas são comuns em construções de pequeno porte, como casas e edificações de baixa altura, galpões, muros de divisa e de arrimo, em paredes de reservatórios e piscinas, etc. Constituem uma solução economicamente muito viável quando o solo apresenta a necessária capacidade de suporte em baixa profundidade.